Supergigantisk atmosfære af Antares afsløret af radioteleskoper

Et internationalt hold af astronomer har skabt det mest detaljerede kort til dato over atmosfæren fra den røde superkæmpe stjerne Antares. Den hidtil usete følsomhed og opløsning af både Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) og National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) afslørede størrelsen og temperaturen af ​​Antares' atmosfære lige over stjernens overflade, i hele dens kromosfære, og helt ud til vindområdet.

Røde supergigantiske stjerner, ligesom Antares og dens mere kendte fætter Betelgeuse, er store, relativt kolde stjerner i slutningen af ​​deres levetid. De er på vej til at løbe tør for brændstof, falde sammen, og bliver til supernovaer. Gennem deres enorme stjernevinde, de sender tunge elementer ud i rummet, spiller derved en vigtig rolle i at tilvejebringe de væsentlige byggesten til livet i universet. Men det er et mysterium, hvordan disse enorme vinde lanceres. En detaljeret undersøgelse af atmosfæren i Antares, den nærmeste supergigantiske stjerne på Jorden, giver et afgørende skridt mod et svar.

ALMA- og VLA-kortet over Antares er det mest detaljerede radiokort til dato over enhver stjerne, andet end Solen. ALMA observerede Antares tæt på dens overflade (dens optiske fotosfære) i kortere bølgelængder, og de længere bølgelængder observeret af VLA afslørede stjernens atmosfære længere ude. Som set i synligt lys, Antares' diameter er cirka 700 gange større end Solen. Men da ALMA og VLA afslørede sin atmosfære i radiolys, supergiganten viste sig at være endnu mere gigantisk.

"Størrelsen af ​​en stjerne kan variere dramatisk afhængigt af hvilken bølgelængde af lys den observeres med, " forklarede Eamon O'Gorman fra Dublin Institute for Advanced Studies i Irland og hovedforfatter af undersøgelsen offentliggjort i 16. juni-udgaven af ​​tidsskriftet Astronomi og astrofysik . "De længere bølgelængder af VLA afslørede supergigantens atmosfære til næsten 12 gange stjernens radius."

Radioteleskoperne målte temperaturen på det meste af gassen og plasmaet i Antares' atmosfære. Mest bemærkelsesværdig var temperaturen i kromosfæren. Dette er området over stjernens overflade, der varmes op af magnetiske felter og chokbølger skabt af den kraftige bølgende konvektion ved stjernens overflade - meget ligesom den boblende bevægelse i en gryde med kogende vand. Man ved ikke meget om kromosfærer, og det er første gang, at denne region er blevet detekteret i radiobølger.

Tak til ALMA og VLA, forskerne opdagede, at stjernens kromosfære strækker sig ud til 2,5 gange stjernens radius (vores sols kromosfære er kun 1/200 af dens radius). De fandt også, at temperaturen i kromosfæren er lavere end tidligere optiske og ultraviolette observationer har antydet. Temperaturen topper ved 3, 500 grader Celsius (6, 400 grader Fahrenheit), hvorefter det gradvist aftager. Som en sammenligning, Solens kromosfære når temperaturer på næsten 20, 000 grader Celsius.

"Vi fandt ud af, at kromosfæren er 'lunken' snarere end varm, i stjernetemperaturer, " sagde O'Gorman. "Forskellen kan forklares, fordi vores radiomålinger er et følsomt termometer for det meste af gassen og plasmaet i stjernens atmosfære, hvorimod tidligere optiske og ultraviolette observationer kun var følsomme over for meget varm gas og plasma."

"Vi tror, ​​at røde supergigantiske stjerner, såsom Antares og Betelgeuse, har en inhomogen atmosfære, " sagde medforfatter Keiichi Ohnaka fra Universidad Católica del Norte i Chile, som tidligere observerede Antares' atmosfære i infrarødt lys. "Forestil dig, at deres atmosfærer er et maleri lavet af mange prikker i forskellige farver, repræsenterer forskellige temperaturer. Det meste af maleriet indeholder prikker af den lunkne gas, som radioteleskoper kan se, men der er også kolde prikker, som kun infrarøde teleskoper kan se, og varme punkter, som UV-teleskoper ser. I øjeblikket kan vi ikke observere disse prikker individuelt, men det vil vi gerne prøve i fremtidige undersøgelser."

I ALMA- og VLA-dataene, astronomer så for første gang en klar skelnen mellem kromosfæren og det område, hvor vinde begynder at dannes. På VLA-billedet en stor vind er synlig, kastet ud fra Antares og oplyst af dens mindre, men varmere ledsagerstjerne Antares B.

"Da jeg var studerende, Jeg drømte om at have data som denne, " sagde medforfatter Graham Harper fra University of Colorado, Kampesten. "At kende de faktiske størrelser og temperaturer af de atmosfæriske zoner giver os et fingerpeg om, hvordan disse enorme vinde begynder at dannes, og hvor meget masse der bliver kastet ud."

"Vores medfødte forståelse af nattehimlen er, at stjerner kun er lyspunkter. Det faktum, at vi kan kortlægge atmosfæren af ​​disse supergigantiske stjerner i detaljer, er et sandt vidnesbyrd om teknologiske fremskridt inden for interferometri. Disse tour de force observationer bringer universet tæt på, lige ind i vores egen baghave, " sagde Chris Carilli fra National Radio Astronomy Observatory, som var involveret i de første observationer af Betelgeuse ved flere radiobølgelængder med VLA i 1998.